　§1. Nix言語の基本

まずはNix言語の基本的な構文や機能を学び、簡単な式を評価して雰囲気を掴みます。

Nix言語でHello world

まずはHello worldしてみましょう。

以下のようなhello-world.nixを作成します。

hello-world.nix

"Hello, world!"

nix evalコマンドでNixファイルを評価します。

$ nix eval --file ./hello-world.nix
"Hello, world!"

……なんだかプログラムというよりはただの文字列ですね。Nix言語で記述されたプログラムをNix式^[1]と呼びますが、Nix式は必ず1つの値を返す必要があります。hello-world.nixの中身は、常に"Hello, world!"という文字列を返す非常に原始的なNix式です。

また、Nix言語自体に標準出力に値を出力する機能はありません。上の例ではnix evalコマンドがhello-world.nixの評価結果を標準出力に出力しているだけです。

REPL

nix replコマンドでNix言語のREPLを起動できます。

REPLでHello world

$ nix repl
nix-repl> "Hello, world!"
"Hello, world!"

データ型

プリミティブ型
- Number
- String
- Path
- Boolean
- Null
複合型
- List
- Attribute Set

Number

Number型と算術演算

# integer
nix-repl> 1
1

# integerの四則演算
nix-repl> 1 + 2
3

# floatを含む算術演算はfloatになる
nix-repl> 1.0 / 3
0.333333

算術演算子の構文に関する注意点

除算演算子/は、オペランドと演算子の間に空白を入れないとPath型（後述）と解釈されてしまいます。

除算演算子とPath型

nix-repl> 10/2
/10/2

nix-repl> 10 / 2
5

また、Nix言語はケバブケースの命名を許容しているため、減算演算子-が変数名の一部と解釈されることがあります。

減算演算子とケバブケース

# nはNumber型の変数
nix-repl> n-1
error: undefined variable 'n-1'
       at «string»:1:1:
            1| n-1
             | ^

String

String型

nix-repl> "Hello, world!"
"Hello, world!"

# 複数行の文字列
nix-repl> ''
          aaaa
          bbbb
          cccc
          ''
"aaaa\nbbbb\ncccc\n"

# String + String -> String
nix-repl> "Hello, " + "world!"
"Hello, world!"

${}を使うと変数を埋め込むことができます。Nix言語の変数については後述します。

変数の埋め込み

# `${}`で文字列に変数を埋め込む
nix-repl> a = "Nix lang"
nix-repl> b = "poor"
nix-repl> "${a} is ${b}"
"Nix lang is poor"

Path

Path型はNix言語特有の型で、ファイルパスを表します。

REPLの場合

# 評価すると絶対パスが返ってくる
nix-repl> ./path/to/something
/absolute/path/to/something

Pathは、Pathが記述されたNixファイルからの相対パスとして記述します。例えば、./.はNixファイルが配置されたディレクトリを表します。

/path/to/something.nix

./.

something.nixを評価

$ nix eval --file /path/to/something.nix
/path/to

Pathを評価すると絶対パスが表示されます。ただし、内部的にはただのファイルパスとは異なる別の形式を取っており、derivationと深い関わりがあります。詳細は1.4. Nix言語とderivationで説明します。

Path同士またはPathとStringを+演算子で結合することができます。Path + Stringの結果はPathになります。

Pathの結合

# Path + Path -> Path
nix-repl> /path + /to + /something
/path/to/something

# Path + String -> Path
nix-repl> ./. + "/hello"
<現在のディレクトリの絶対パス>/hello

List

List型

nix-repl> [1 2 3]
[ 1 2 3 ]

# Listの要素は異なる型でもよい
nix-repl> ["a" 1 [2 3]]
[ "a" 1 [ ... ] ]

Listは++演算子で結合できます。

Listと++演算子

# List ++ List -> List
nix-repl> [1 2 3] ++ [4 5 6]
[ 1 2 3 4 5 6 ]

1つ注意点として、Listの中で関数を適用したい場合は()で囲んで範囲を明確にする必要があります。この挙動にハマる人が多いので公式ドキュメントにも注意が書かれています。

List内で関数を使うときの注意点

# 関数fの定義: Numberを受け取り、1を加えて返す（関数については後述）
nix-repl> f = a: a + 1

# `()`で囲んだ場合、以下のListは`[Number Number Number]`と評価される
nix-repl> [1 2 (f 3)]
[ 1 2 4 ]

# `()`で囲まないと`[Number Number Function Number]`として扱われる
nix-repl> [1 2 f 3]
[ 1 2 «lambda @ «string»:1:1» 3 ]

Attribute Set

Attribute Set（AttrSetや単にSetとも呼ばれる）はレコード型や辞書型に相当するもので、Key-Valueのペアを持ちます。このペアをattribute（属性）と呼びます。

AttrSet型

nix-repl> { a = 1; b = 2; }
{ a = 1; b = 2; }

# Attribute Setのattributeにアクセス
nix-repl> { a = 1; b = 2; }.a
1

attributeには文字列でもアクセスできます。

文字列でアクセス

nix-repl> { a = 1; b = 2; }."a"
1

rec（recursiveの意）をつけることで自身のattributeを参照できます。

recキーワード

# attributeを相互に参照
nix-repl> rec { a = 1; b = a + 1; }
{ a = 1; b = 2; }

//演算子を使うことで複数のAttrSetをマージできます。

//演算子

# AttrSetのマージ
nix-repl> { a = 1; b = 2; } // { c = 3; }
{ a = 1; b = 2; c = 3; }

# 同じattributeがある場合、後者が優先される
nix-repl> { a = 1; b = 2; } // { a = 4; c = 3; }
{ a = 4; b = 2; c = 3; }

基本的な言語機能

let式

let-inによる変数の束縛

nix-repl> let a = 1; in a
1
nix-repl> let a = 1; b = 2; in a + b
3

let-inで変数を束縛できます。Nix言語の変数は不変なので、再代入はできません。

Nix式は必ず値を返す純粋な式なので、究極的には1つのインラインの式として記述することができます。しかし、それでは可読性が悪くなるので、let式を使って処理のステップを明確にしましょう。

可読性のためのlet式

let
  processed1 = # ステップ1の処理
  processed2 = # ステップ2の処理
  processed3 = # ステップ3の処理
in
processed3 # 結果を返す

REPLは全体が1つのlet-inの中にあるような状態なので自由に変数を定義できます。

REPLでの変数定義

nix-repl> a = 1
nix-repl> a
1

# REPL内でのみシャドーイング可能
nix-repl> a = 2
nix-repl> a
2

inherit

AttrSetで使用します。
以下のようなNix式を考えます。

Before

let
  a = 1;
in
{
  a = a;
}

a = aと書いていた部分をinheritを使って書き直します。以下は上のNix式と等価です。

After

let
  a = 1;
in
{
  inherit a;
}

with式

with式のカタチ

with <AttrSet>; <式>

with式は与えられたAttrSetのattributeを変数として;以降の式のスコープに導入します。実際に使った方がわかりやすいです。

Before

let
  set = {
    a = 1;
    b = 2;
  };
in
set.a + set.b # -> 3

After

let
  set = {
    a = 1;
    b = 2;
  };
in
# setのattributeをそのまま変数として使える
with set; a + b # -> 3

AttrSetのattributeをListに入れるときによく使われます。

with式とList

let
  set = {
    a = 1;
    b = 2;
  };
in
with set; [ a b ] # -> [ 1 2 ]

if式

Nix言語は式指向なのでif文ではなくif式です。

if式

nix-repl> if true then 1 else 2
1

nix-repl> if false then 1 else 2
2

関数

関数型言語で一番大事なのはもちろん関数です。

Nix言語における関数は以下のように定義します。:の後は必ず空白を入れる必要があります。

関数の定義

<引数>: <式>

関数を使うには空白を空けて引数を渡します。関数型言語では関数に引数を渡すことを適用と呼びます。本書でもその表現に則ることにしましょう。

関数の適用

<関数> <引数>

具体的な例

関数

# 1つの引数をとる関数
nix-repl> add_1 = a: a + 1
nix-repl> add_1 1
2

# 2つの引数をとる関数
nix-repl> add_a_b = a: b: a + b
nix-repl> add_a_b 1 2
3

# 無名関数
nix-repl> (a: a + 1) 1
2

# 無名関数（2引数）
nix-repl> (a: b: a + b) 1 2
3

Attribute Setと関数

Nix言語ではAttrSetを引数にとる関数を頻繁に利用するため、いくつかの便利な構文が用意されています。

Attributeを取り出す

Before

# { a = Number; b = Number; } -> Number
set: a + b

After

# { a = Number; b = Number; } -> Number
{ a, b }: a + b

余分なattributeを無視する

...構文

# 普通に関数を定義
nix-repl> add_a_b = { a, b }: a + b

# 余分なattributeがあるとエラーになる
nix-repl> add_a_b { a = 1; b = 2; c = 3; }
ERROR: attribute 'c' missing

# `...`で余分なattributeを無視
nix-repl> add_a_b = { a, b, ... }: a + b

# エラーにならない！
nix-repl> add_a_b { a = 1; b = 2; c = 3; }
3

@構文

Attributeを取り出しつつ、@でAttrSet全体を取得できます。

@構文

args @ { a, b, ... }: a + b + args.c

# 後置でもOK
# { a, b, ... } @ args : a + b + args.c

REPL

nix-repl> add_a_b_c = args @ { a, b, ... }: a + b + args.c

nix-repl> add_a_b_c { a = 1; b = 2; c = 3; }
6

?構文

?を使って特定のattributeが含まれているかチェックし、存在しなければデフォルト値を使います。

?構文

{
  a ? 1,
  b ? 2
}:
a + b

REPL

nix-repl> add_a_b = { a ? 1, b ? 2 }: a + b

nix-repl> add_a_b {}
3

assert式

assertのカタチ

assert <条件式>; <式>

assertを使って検証を行うことができます。条件が真なら;以降の式を返し、偽なら例外を発生させます。

第二引数がゼロの場合、例外を発生させる関数

# Number -> Number -> Number
dividend: divisor:
assert divisor != 0;
dividend / divisor

REPL

nix-repl> divide = dividend: divisor: assert divisor != 0; dividend / divisor

# 正常な計算
nix-repl> divide 9 3
3

# ゼロ除算でエラー
nix-repl> divide 9 0
error: assertion '(divisor != 0)' failed

       at «string»:1:21:

            1|  dividend: divisor: assert divisor != 0; dividend / divisor
             |                     ^

ループはないの？

大抵の関数型言語にはfor/while/loopといった構文がありません。代わりに再帰関数を使います。以下に5の階乗を計算する再帰関数を示します。

factorial5.nix

let
  f = n:
    if n == 0
      then 1
      else n * f (n - 1);
in
f 5

factorial5.nixの評価

$ nix eval --file ./factorial.nix
120

このセクション以降、再帰的な処理を書くことはないのでこれ以上詳しくは触れません。

興味がある方には、こちらの記事をおすすめします。

どうやってパッケージをビルドするのか？

ここまで紹介してきた言語機能は非常に基本的なもので、到底パッケージのビルドなどはできません。実際にビルドを行うときは以下の機能を用います。

derivation関数
Import From Derivation

いずれもNixストアと相互作用する機能です。これらについては1.4. Nix言語とderivationで詳しく解説します。

脚注

「式（expression）」はプログラムの構文要素（「項（term）」といいます）の1つで、評価を繰り返すと必ず何らかの「値」に帰着します。 ↩︎